Java 가비지 수집 메커니즘 이해

메모리 세트와 카드 목록에 앞서 세대 간 레퍼런스 문제에 대해 먼저 소개해드리겠습니다.

신세대 영역에 한정된 수집(Minor GC)을 수행하고 싶지만, 신세대 영역에 있는 모든 객체를 찾기 위해 신세대의 인스턴스 객체 1을 Old 세대에서 참조한다고 가정해 보겠습니다. 이 영역(신세대) 살아남은 객체는 도달성 분석 결과의 정확성을 보장하기 위해 고정된 GC Roots 외에도 Old Generation 전체의 모든 객체를 순회해야 하며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 전체 Old Generation의 모든 객체를 순회하는 솔루션은 이론적으로는 가능하지만, 의심할 여지 없이 메모리 재활용에 큰 성능 부담을 가져올 것입니다.

사실 이는 단순히 신세대와 구세대 간의 세대 간 참조 문제만은 아닙니다. 일반적으로 G1, ZGC 및 Shenandoah 컬렉터와 같이 부분 영역 수집(Partial GC) 동작에 관련된 모든 가비지 컬렉터는 이러한 문제를 겪게 됩니다. 같은 문제에 직면하세요.

그렇다면 세대 간 참조를 어떻게 해결할 수 있을까요?

우선, 세대 간 인용은 동일 세대 인용에 비해 매우 적은 수에 불과합니다. 그 이유는 여러 세대에 걸쳐 참조된 개체는 동시에 생존하거나 죽는 경향이 있기 때문입니다(예: 새 세대 개체에 세대 간 참조가 있는 경우 이전 세대 개체는 죽기 어렵기 때문에 이 참조는 새 세대 개체를 허용합니다). 수집 시 수집되는 세대 개체는 생존하고, 나이가 들면서 구세대로 승격되며, 이 때 세대 간 참조도 제거됩니다.

위에 말한 대로 소수의 세대 간 참조를 찾기 위해 전체 Old Generation을 스캔할 필요가 없습니다. 각 객체가 존재하는지, 어떤 세대 간 참조가 존재하는지 기록하기 위해 공간을 낭비할 필요가 없습니다. 새로운 세대에서는 전역 데이터 구조(이 구조를 "기억 세트"라고 함)만 설정하면 됩니다. 이 구조는 이전 세대를 여러 개의 작은 블록으로 나누고 이전 세대의 메모리 조각을 식별합니다. 세대 간 참조. 이후에 Minor GC가 발생하면 세대 간 참조가 포함된 작은 메모리 블록의 개체만 스캔을 위해 GCRoots에 추가됩니다. 이 방법은 객체가 참조 관계를 변경할 때(예: 자체 또는 특정 속성 할당) 기록된 데이터의 정확성을 유지해야 하므로 런타임 오버헤드가 증가하지만 이전 세대 전체를 스캔하는 것보다 여전히 비용 효율적입니다. 수집 중.

이 전역 데이터 구조 메모리 세트를 소개하겠습니다.

메모리 세트

메모리 세트는 비수집 영역에서 수집 영역으로 포인터 모음을 기록하는 데 사용되는 추상 데이터 구조입니다. 효율성과 비용을 고려하지 않는다면 가장 간단한 구현은 다음 코드에 표시된 것처럼 비수집 영역에서 세대 간 참조를 포함하는 모든 객체 배열을 사용하여 이 데이터 구조를 구현할 수 있습니다. 생성 참조 객체 구현 솔루션은 공간 점유 및 유지 비용 측면에서 상당히 비쌉니다. 가비지 수집 시나리오에서 수집기는 특정 비수집 영역에 수집 영역을 가리키는 포인터가 있는지 확인하기 위해 메모리 세트만 사용하면 됩니다. 이러한 세대 간 포인터의 모든 세부 정보를 알 필요는 없습니다. 설계자는 메모리 세트를 구현할 때 더 대략적인 레코드 세분성을 선택하여 메모리 세트의 저장 및 유지 관리 비용을 절약할 수 있습니다. 아래에는 선택할 수 있는 몇 가지 레코드 정밀도가 나열되어 있습니다(물론 이 범위 밖에서 선택할 수도 있습니다).

단어 길이 정밀도: 각 레코드는 하나의 기계어 길이(즉, 프로세서의 주소 지정 비트 수)만큼 정확합니다. , 32비트 또는 64비트에서 공통적으로 이 정밀도는 머신이 물리적 메모리 주소에 액세스하는 데 사용하는 포인터의 길이를 결정합니다. 이 단어에는 세대 교차 포인터가 포함됩니다.
객체 정밀도: 각 레코드는 객체에 정확하며 객체에는 세대 간 포인터가 포함된 필드가 있습니다.
카드 정밀도: 각 레코드는 메모리 영역까지 정확하며 이 영역에는 세대 간 포인터가 포함된 개체가 있습니다.
위의 "카드 정밀도"의 세 번째 유형은 "카드 테이블"이라는 방법을 사용하여 메모리 세트를 구현하는 것을 의미하며, 이는 현재 가장 일반적으로 사용되는 메모리 세트 구현 형태이기도 합니다.

카드 목록과 메모리 세트는 어떤 관계가 있나요?

앞서 메모리 세트를 소개했을 때 메모리 세트는 실제로 "추상적" 데이터 구조라고 언급했습니다. 추상화란 메모리 세트의 동작 의도만 정의하고 해당 동작의 구체적인 구현을 정의하지 않는다는 의미입니다. 카드 테이블은 메모리 세트의 기록 정확도, 힙 메모리와의 매핑 관계 등을 정의하는 메모리 세트의 특정 구현입니다. 메모리 세트와 카드 테이블의 관계는 Java의 Map과 HashMap의 관계(즉, 인터페이스와 구현 클래스의 관계)와 유사하게 이해할 수 있습니다.

메모리 세트 카드 테이블의 구체적인 구현에 대해 자세히 이야기해 보겠습니다.

카드 테이블

카드 테이블은 바이트 배열 CARD_TABLE[]을 사용하여 구현됩니다. 각 요소는 메모리 영역에서 특정 크기의 메모리 블록에 해당합니다. 각 요소를 식별합니다. 메모리 블록을 카드 페이지라고 합니다. 핫스팟에서 사용하는 카드 페이지의 크기는 512바이트입니다. 아래 그림과 같이

이렇게 하면 카드 페이지에 따라 특정 영역을 나눌 수 있습니다. 이제 신세대 영역에 대해 가비지 수집을 수행하려면 구세대 영역을 하나로 간주하면 됩니다. 카드 페이지와 하나의 카드가 아래 그림과 같이 페이지로 구분됩니다.

그림과 같이 카드페이지1에 새로운 세대를 가리키는 세대 간 참조가 있으므로 해당 카드 테이블의 첫 번째 위치는 1로, 이 페이지 영역에 세대 간 응용 개체가 있음을 나타냅니다. .

• 카드 테이블 각도: page1에 세대 간 음주 객체가 있으므로 카드 테이블에 해당하는 첫 번째 위치가 1로 기록되어 page1 요소가 더티함을 나타냅니다.

• 메모리 재활용 각도: 카드 테이블의 첫 번째 위치가 1이므로 페이지 영역에 세대 간 응용 개체가 있음을 나타내며 가비지 수집 중에 이 영역을 검색해야 합니다.

카드 페이지의 메모리에는 일반적으로 하나 이상의 개체가 포함되어 있습니다. 카드 페이지에 있는 하나 이상의 개체 필드에 세대 간 포인터가 있는 한 해당 배열 요소의 값은 다음과 같습니다. 해당 카드 테이블은 1로 표시되며, 이 요소를 더티(Dirty)라고 하며, 그렇지 않은 경우 0으로 표시됩니다. 가비지 컬렉션이 발생하면 카드 테이블의 더티 요소만 필터링하면 어떤 카드 페이지 메모리 블록에 교차 세대 포인터가 포함되어 있는지 쉽게 찾아 GC Roots에 추가하고 함께 스캔할 수 있습니다. 이렇게 하면 이전 세대 전체를 스캔할 필요가 없어지고 GC 루트의 스캔 범위가 크게 줄어듭니다.

위 내용은 Java 가비지 수집 메커니즘 이해의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!